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Quiz zum Gravitationsgesetz von NEWTON

Aufgabe ( Quiz )
Aufgabe ( Quiz )

Pfeil und Bogen (CK-12-Simulation)

Versuche

  • Flächeninterpretation der Arbeit anwenden
  • Einfluss von Elastizität und Auslenkung eines Bogens auf die Spannenergie untersuchen

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Versuche

  • Flächeninterpretation der Arbeit anwenden
  • Einfluss von Elastizität und Auslenkung eines Bogens auf die Spannenergie untersuchen

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Bogenschießen (CK-12-Simulation)

Download ( Animationen )

Die Simulation wird zur Verfügung gestellt von https://www.ck12.org. https://www.ck12.org Lizenz:…

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Lernaufgabe: Kraftwerk Mensch

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Diese Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin zum übergreifenden Thema „Verbraucherbildung“ beschäftigt sich mit dem Energiehaushalt des menschlichen Körpers und soll dazu beitragen, dass die Schülerinnen und Schüler die Funktionsweise ihres Körpers besser kennenlernen und den verantwortungsvollen Umgang mit Nahrung erlernen.
Zur Erarbeitung des Themas stehen verschiedene Material- und Hilfekarten zur Verfügung. Als Lernprodukt entsteht ein Lernplakat. Dieser Link führt zum editierbaren Word-Dokument.

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Diese Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin zum übergreifenden Thema „Verbraucherbildung“ beschäftigt sich mit dem Energiehaushalt des menschlichen Körpers und soll dazu beitragen, dass die Schülerinnen und Schüler die Funktionsweise ihres Körpers besser kennenlernen und den verantwortungsvollen Umgang mit Nahrung erlernen.
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Lernaufgabe: Kraftwerk Mensch

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Diese Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin zum übergreifenden Thema „Verbraucherbildung“ beschäftigt sich mit dem Energiehaushalt des menschlichen Körpers und soll dazu beitragen, dass die Schülerinnen und Schüler die Funktionsweise ihres Körpers besser kennenlernen und den verantwortungsvollen Umgang mit Nahrung erlernen.
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Diese Lernaufgabe der iMINT-Akademie Berlin zum übergreifenden Thema „Verbraucherbildung“ beschäftigt sich mit dem Energiehaushalt des menschlichen Körpers und soll dazu beitragen, dass die Schülerinnen und Schüler die Funktionsweise ihres Körpers besser kennenlernen und den verantwortungsvollen Umgang mit Nahrung erlernen.
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Übersicht über die Strömungslehre

Grundwissen

  • Die Strömungslehre beschäftigt sich mit der Bewegung von Flüssigkeiten und Gasen.
  • Dabei unterscheidet man die Bewegung von Flüssigkeiten (Hydrodynamik) und die von Gasen (Aerodynamik).
  • Die Strömungslehre hat vielfältige Anwendungsmöglichkeiten im Alltag.

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Grundwissen

  • Die Strömungslehre beschäftigt sich mit der Bewegung von Flüssigkeiten und Gasen.
  • Dabei unterscheidet man die Bewegung von Flüssigkeiten (Hydrodynamik) und die von Gasen (Aerodynamik).
  • Die Strömungslehre hat vielfältige Anwendungsmöglichkeiten im Alltag.

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Wechselwirkungskräfte mit Sensoren

Versuche

Der Versuch veranschaulicht in Diagrammform, dass Wechselwirkungskräfte immer gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet sind.

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Versuche

Der Versuch veranschaulicht in Diagrammform, dass Wechselwirkungskräfte immer gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet sind.

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2. Newtonsches Gesetz (Aktionsprinzip)

Grundwissen

  • Wirkt auf einen Körper eine resultierende Kraft \(\vec{F}\), so wird der Körper in die Richtung der Kraft beschleunigt.
  • Es gilt \(\vec{F}=m\cdot \vec{a}=m\cdot \frac{\Delta \vec{v}}{\Delta t}\)
  • Die Einheit der Kraft ist 1 Newton: \(\left[ F \right] = \left[ m \right] \cdot \left[ a \right] = 1\,{\rm{kg}} \cdot 1\,\frac{{\rm{m}}}{{{{\rm{s}}^{\rm{2}}}}} = 1\,{\rm{kg}} \cdot \frac{{\rm{m}}}{{{{\rm{s}}^{\rm{2}}}}} = 1\,{\rm{N}}\)

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Grundwissen

  • Wirkt auf einen Körper eine resultierende Kraft \(\vec{F}\), so wird der Körper in die Richtung der Kraft beschleunigt.
  • Es gilt \(\vec{F}=m\cdot \vec{a}=m\cdot \frac{\Delta \vec{v}}{\Delta t}\)
  • Die Einheit der Kraft ist 1 Newton: \(\left[ F \right] = \left[ m \right] \cdot \left[ a \right] = 1\,{\rm{kg}} \cdot 1\,\frac{{\rm{m}}}{{{{\rm{s}}^{\rm{2}}}}} = 1\,{\rm{kg}} \cdot \frac{{\rm{m}}}{{{{\rm{s}}^{\rm{2}}}}} = 1\,{\rm{N}}\)

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Hookesches Gesetz (Demonstrationsexperiment)

Versuche

  • Visualisierung des proportionalen Zusammenhangs von Dehnung und Kraft
  • Interpretation der Geradensteigung als Federkonstante \(D\)
  • Grafische Versuchsauswertung für zwei verschiedene Federn

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Versuche

  • Visualisierung des proportionalen Zusammenhangs von Dehnung und Kraft
  • Interpretation der Geradensteigung als Federkonstante \(D\)
  • Grafische Versuchsauswertung für zwei verschiedene Federn

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Reibung in technischen Anwendungen

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

a) Erläutere, worauf aus physikalischer Sicht die segensreiche Wirkung des Anti-Blockier-Systems (ABS) besteht,…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

a) Erläutere, worauf aus physikalischer Sicht die segensreiche Wirkung des Anti-Blockier-Systems (ABS) besteht,…

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Größen zur Beschreibung von Strömungen

Grundwissen

  • Zentrale Größen zur Beschreibung von Strömungen sind die Geschwindigkeit\(v\), der Druck \(p\), die Dichte \(\rho\), die Temperatur \(T\) und die dynamische Viskosität \(\eta\).

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Grundwissen

  • Zentrale Größen zur Beschreibung von Strömungen sind die Geschwindigkeit\(v\), der Druck \(p\), die Dichte \(\rho\), die Temperatur \(T\) und die dynamische Viskosität \(\eta\).

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Kontinuitätsgleichungen

Grundwissen

  • Die Größe \(\frac{m}{t}=\rho\cdot v\cdot A\) bzw. infinitesimal \(\frac{dm}{dt}=\dot{m}\) bezeichnet man als Massenstrom.
  • Bei einer stationären Strömung ist wegen der Massenerhaltung der Massenstrom \(\dot{m}=\frac{m}{t}=\rho \cdot A \cdot v\) an allen Querschnittsflächen konstant.
  • Bei inkompressiblen Fluiden ist der Massenstrom \(\dot{m}\) proportional zum Volumenstrom \(\dot{V}\). Der Proportionalitätsfaktor ist die Dichte \(\rho\) des inkompressiblen Fluids.

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Grundwissen

  • Die Größe \(\frac{m}{t}=\rho\cdot v\cdot A\) bzw. infinitesimal \(\frac{dm}{dt}=\dot{m}\) bezeichnet man als Massenstrom.
  • Bei einer stationären Strömung ist wegen der Massenerhaltung der Massenstrom \(\dot{m}=\frac{m}{t}=\rho \cdot A \cdot v\) an allen Querschnittsflächen konstant.
  • Bei inkompressiblen Fluiden ist der Massenstrom \(\dot{m}\) proportional zum Volumenstrom \(\dot{V}\). Der Proportionalitätsfaktor ist die Dichte \(\rho\) des inkompressiblen Fluids.

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BERNOULLI-Gleichung

Grundwissen

  • Die BERNOULLI-Gleichung liefert einen Zusammenhang zwischen Strömungsgeschwindigkeit \(v\) und Druck \(p\).
  • Die BERNOULLI-Gleichung bei stationärer, verlustfreier Strömung eines inkompressiblen Fluides ist \(\rho \cdot g \cdot h+\frac{1}{2} \cdot \rho \cdot v^2 + p=\rm{konst.}\).
  • Die Summe der potentiellen Energie, der kinetischen Energie und der Druckenergie (also der verrichteten Arbeit) entlang der Stromröhre ist erhalten.

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Grundwissen

  • Die BERNOULLI-Gleichung liefert einen Zusammenhang zwischen Strömungsgeschwindigkeit \(v\) und Druck \(p\).
  • Die BERNOULLI-Gleichung bei stationärer, verlustfreier Strömung eines inkompressiblen Fluides ist \(\rho \cdot g \cdot h+\frac{1}{2} \cdot \rho \cdot v^2 + p=\rm{konst.}\).
  • Die Summe der potentiellen Energie, der kinetischen Energie und der Druckenergie (also der verrichteten Arbeit) entlang der Stromröhre ist erhalten.

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Geschwindigkeit am Gartenschlauch

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Ein Wasserhahn liefert einen Volumenstrom \(\dot{V} = 6{,}0\,{\frac{\ell}{\rm{min}}}\). Der angeschlossenen Gartenschlauch hat einen Innendurchmesser…

Zur Aufgabe
Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Ein Wasserhahn liefert einen Volumenstrom \(\dot{V} = 6{,}0\,{\frac{\ell}{\rm{min}}}\). Der angeschlossenen Gartenschlauch hat einen Innendurchmesser…

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Hebebühne in der Autowerkstatt

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

CC-BY-NC 4.0 Benedikt Flurl, Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Prinzip einer hydraulischen HebebühneDie hydraulische Hebebühne ist ein…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

CC-BY-NC 4.0 Benedikt Flurl, Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Prinzip einer hydraulischen HebebühneDie hydraulische Hebebühne ist ein…

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Wasserturm und Wasserdruck

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

CC BY-SA, via Wikimedia Commons Oberlausitzerin64 Abb. 1 Der historische Wasserturm in Mannheim wurde schon 1886-1889 erbaut, hat eine…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

CC BY-SA, via Wikimedia Commons Oberlausitzerin64 Abb. 1 Der historische Wasserturm in Mannheim wurde schon 1886-1889 erbaut, hat eine…

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Druck an der Staumauer

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

CC-BY-NC 4.0 / Benedikt Flurl, Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur AufgabenstellungHinweis: Nur für Lernende lösbar, die integrieren…

Zur Aufgabe
Aufgabe ( Übungsaufgaben )

CC-BY-NC 4.0 / Benedikt Flurl, Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur AufgabenstellungHinweis: Nur für Lernende lösbar, die integrieren…

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Geschwindigkeitsmessung mit dem VENTURI-Rohr

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

CC-BY-NC 4.0 / Benedikt Flurl, Joachim Herz Stiftung Abb. 1 VENTURI-Rohr zur GeschwindigkeitsmessungMit einem VENTURI-Rohr mit den…

Zur Aufgabe
Aufgabe ( Übungsaufgaben )

CC-BY-NC 4.0 / Benedikt Flurl, Joachim Herz Stiftung Abb. 1 VENTURI-Rohr zur GeschwindigkeitsmessungMit einem VENTURI-Rohr mit den…

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Geschwindigkeitsmessung mit dem PRANDTL-Rohr

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

CC-BY-NC 4.0 Benedikt Flurl, Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Geschwindigkeitsmessung mit dem PRANDTL-RohrMit einem PRANDTL-Rohr wird eine…

Zur Aufgabe
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CC-BY-NC 4.0 Benedikt Flurl, Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Geschwindigkeitsmessung mit dem PRANDTL-RohrMit einem PRANDTL-Rohr wird eine…

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Größen zur Beschreibung einer Kreisbewegung

Grundwissen

  • Das (Dreh-)Zentrum \(Z\) ist der Mittelpunkt der Kreisbahn.
  • Der Bahnradius \(r\) ist die (konstant bleibende) Entfernung des Körpers zum Drehzentrum.
  • Die Umlaufdauer \(T\) gibt an, wie lange ein Körper für einen vollständigen Umlauf der Kreisbahn benötigt.
  • Die Frequenz \(f\) ist der Kehrwert der Umlaufdauer: \(f=\frac{1}{T}\). Sie gibt an, wie viele Umläufe ein Körper pro Zeiteinheit absolviert.
  • Mit \(s\) bezeichnen wir die Länge der (Bahn-)Strecke, die der Körper seit dem Start der Kreisbewegung auf der Kreisbahn zurückgelegt hat.
  • Mit \(\varphi\) bezeichnen wir die Weite des Drehwinkels, den der Bahnradius seit dem Start der Kreisbewegung überstrichen hat.
  • Winkel werden bei der Beschreibung von Kreisbewegungen meist im Bogenmaß angegeben. Eine volle Umdrehung von \(360^\circ\) entspricht im Bogenmaß dem Wert \(2\pi\)
  • Es gilt \(s = \varphi  \cdot r \quad {\rm{bzw.}} \quad \varphi  = \frac{s}{r}\)

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Grundwissen

  • Das (Dreh-)Zentrum \(Z\) ist der Mittelpunkt der Kreisbahn.
  • Der Bahnradius \(r\) ist die (konstant bleibende) Entfernung des Körpers zum Drehzentrum.
  • Die Umlaufdauer \(T\) gibt an, wie lange ein Körper für einen vollständigen Umlauf der Kreisbahn benötigt.
  • Die Frequenz \(f\) ist der Kehrwert der Umlaufdauer: \(f=\frac{1}{T}\). Sie gibt an, wie viele Umläufe ein Körper pro Zeiteinheit absolviert.
  • Mit \(s\) bezeichnen wir die Länge der (Bahn-)Strecke, die der Körper seit dem Start der Kreisbewegung auf der Kreisbahn zurückgelegt hat.
  • Mit \(\varphi\) bezeichnen wir die Weite des Drehwinkels, den der Bahnradius seit dem Start der Kreisbewegung überstrichen hat.
  • Winkel werden bei der Beschreibung von Kreisbewegungen meist im Bogenmaß angegeben. Eine volle Umdrehung von \(360^\circ\) entspricht im Bogenmaß dem Wert \(2\pi\)
  • Es gilt \(s = \varphi  \cdot r \quad {\rm{bzw.}} \quad \varphi  = \frac{s}{r}\)

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Umlaufdauer und Rotationsfrequenz am Hochrad

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Ein Hochrad wie in Abb. 1 hat zwei Räder mit unterschiedlichen Durchmessern. Das große Vorderrad hat meist einen Durchmesser…

Zur Aufgabe
Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Ein Hochrad wie in Abb. 1 hat zwei Räder mit unterschiedlichen Durchmessern. Das große Vorderrad hat meist einen Durchmesser…

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VENTURI-Rohr

Ausblick

  • Mit Hilfe eines VENTURI-Rohrs kann man die Strömungsgeschwindigkeit von Fluiden messen.

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Ausblick

  • Mit Hilfe eines VENTURI-Rohrs kann man die Strömungsgeschwindigkeit von Fluiden messen.

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PRANDTL-Rohr

Ausblick

  • Mit Hilfe eines PRANDTL-Rohrs kann man die Strömungsgeschwindigkeit von Fluiden messen.

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Ausblick

  • Mit Hilfe eines PRANDTL-Rohrs kann man die Strömungsgeschwindigkeit von Fluiden messen.

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Autotür

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Gefährlich kann es werden, wenn man beim Autofahren merkt, dass eine Tür nicht richtig geschlossen ist und dann versucht diese nochmal während der…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Gefährlich kann es werden, wenn man beim Autofahren merkt, dass eine Tür nicht richtig geschlossen ist und dann versucht diese nochmal während der…

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Hemmungspendel (Galilei-Pendel)

Ausblick

  • Das gehemmte Pendel schwingt auf beiden Seiten gleich hoch (Energieerhaltung).
  • Bei mittig platziertem Hindernis gilt für die Periodendauer des gehemmten Pendels \(T=\frac{T_1}{2}+\frac{T_2}{2}\)
  • Wenn das Pendel höher als das Hindernis ausgelenkt wird, kommt keine Schwingung mehr zu stande.

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Ausblick

  • Das gehemmte Pendel schwingt auf beiden Seiten gleich hoch (Energieerhaltung).
  • Bei mittig platziertem Hindernis gilt für die Periodendauer des gehemmten Pendels \(T=\frac{T_1}{2}+\frac{T_2}{2}\)
  • Wenn das Pendel höher als das Hindernis ausgelenkt wird, kommt keine Schwingung mehr zu stande.

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Hookesches Gesetz bei Gummis

Versuche

  • Aufnahme eines Dehnungs-Kraft-Diagramms bei einem Gummi.
  • Untersuchung der Anwendbarkeit des Hookeschen Gesetzes.

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Versuche

  • Aufnahme eines Dehnungs-Kraft-Diagramms bei einem Gummi.
  • Untersuchung der Anwendbarkeit des Hookeschen Gesetzes.

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Modell einer Loopingbahn (Simulation)

Download ( Simulation )

Diese Simulation zeigt einen einfachen Modellversuch zur Looping-Achterbahn. Um allzu komplizierte Berechnungen zu vermeiden, wird eine Kreisform…

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Diese Simulation zeigt einen einfachen Modellversuch zur Looping-Achterbahn. Um allzu komplizierte Berechnungen zu vermeiden, wird eine Kreisform…

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Modell einer Loopingbahn (Simulation)

Versuche

  • Diese Simulation zeigt einen einfachen Modellversuch zur Looping-Achterbahn. Sie ermöglicht die Beobachtung der wirkenden Kräfte und die Untersuchung der minimalen Starthöhe, die zum Durchlaufen des Loopings notwendig ist.

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Versuche

  • Diese Simulation zeigt einen einfachen Modellversuch zur Looping-Achterbahn. Sie ermöglicht die Beobachtung der wirkenden Kräfte und die Untersuchung der minimalen Starthöhe, die zum Durchlaufen des Loopings notwendig ist.

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Milchbar (CK-12-Simulation)

Versuche

Mit der CK-12-Simulation 'Milchbar' kannst du den Einfluss verschiedener Größen auf die Rutschweite eines Glases untersuchen.

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Versuche

Mit der CK-12-Simulation 'Milchbar' kannst du den Einfluss verschiedener Größen auf die Rutschweite eines Glases untersuchen.

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